楊 渺，甘 泉，葉 宏，李國(guó)明，歐陽(yáng)志云，黃 勤

(1.四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都 610041; 2.中科院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085;3.四川省測(cè)繪地理信息局地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中心，成都 610500；4.四川大學(xué)，成都 610041)

·環(huán)境模型·

四川省資源環(huán)境承載力預(yù)警模型構(gòu)建

楊 渺1,2，甘 泉3，葉 宏1，李國(guó)明3，歐陽(yáng)志云2，黃 勤4

(1.四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都 610041; 2.中科院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085;3.四川省測(cè)繪地理信息局地理國(guó)情監(jiān)測(cè)中心，成都 610500；4.四川大學(xué)，成都 610041)

四川是長(zhǎng)江流域生態(tài)安全的重要保障。隨著人口的增長(zhǎng)，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的日益加快，發(fā)展與保護(hù)的矛盾日益突出。嚴(yán)重影響和制約四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”地區(qū)的生態(tài)平衡與穩(wěn)定。對(duì)四川省資源環(huán)境承載力狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，是四川省社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要。研究認(rèn)為，資源環(huán)境承載力預(yù)警可分為現(xiàn)狀預(yù)警和趨勢(shì)預(yù)警兩種類(lèi)型。基于此假設(shè)，針對(duì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)等四類(lèi)區(qū)域，基于線(xiàn)性變換的數(shù)學(xué)方法，構(gòu)建了四川省資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警模型。模型以生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多指標(biāo)相結(jié)合，進(jìn)行資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警；以具有強(qiáng)烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的指標(biāo)，作為限制性指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。最后整合多指標(biāo)綜合預(yù)警結(jié)果和單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，作為資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警最終預(yù)警結(jié)果。

資源環(huán)境承載力；預(yù)警模型

1 前 言

四川是長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障重要組成部分，是長(zhǎng)江流域生態(tài)安全的重要保障。隨著四川省人口的增長(zhǎng)，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的日益加快，資源環(huán)境要素結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，資源環(huán)境的瓶頸制約也進(jìn)一步突顯，發(fā)展與保護(hù)的矛盾日益突出。資源短缺、環(huán)境污染等各種生態(tài)環(huán)境歷史問(wèn)題和新型環(huán)境問(wèn)題交織，嚴(yán)重影響和制約四川省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”地區(qū)的生態(tài)平衡與穩(wěn)定。對(duì)四川省資源環(huán)境承載力狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，是四川省社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，也是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要。

四川省自然生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間分布上具有明顯的區(qū)域差異性。川西高山高原區(qū)、川北秦巴山地和川西南山地區(qū)人為干擾強(qiáng)度低、社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力相對(duì)較弱，是我省生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)、水土保持的重要區(qū)域。地質(zhì)災(zāi)害，水土流失、土地沙化，土地荒漠化是區(qū)域重要生態(tài)問(wèn)題，而扶貧開(kāi)發(fā)與生物多樣性保護(hù)則是區(qū)域極為重要的任務(wù)；四川省成都平原區(qū)域經(jīng)濟(jì)和人口集聚條件較好，發(fā)展?jié)摿^大，是全省產(chǎn)業(yè)、人口和城鎮(zhèn)的主要集聚地。但區(qū)域環(huán)境問(wèn)題突出。單位國(guó)土面積廢水排放量、單位國(guó)土面積COD排放量、單位國(guó)土面積氨氮排放量，單位國(guó)土面積SO2排放量，單位國(guó)土面積NOx排放量普遍高于其他區(qū)域。資源環(huán)境承載力監(jiān)測(cè)預(yù)警要充分考慮四川省的區(qū)域差異性，合理構(gòu)建監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)體系，以充分反應(yīng)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的區(qū)域差異對(duì)資源環(huán)境承載力的影響。

四川省印發(fā)了《關(guān)于完善縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展工作推進(jìn)機(jī)制的意見(jiàn)》和《四川省縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展考核辦法》，將全省183個(gè)縣(市、區(qū))劃分為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)四大類(lèi)別。根據(jù)不同區(qū)域特點(diǎn)，實(shí)行分類(lèi)指導(dǎo)，以便突出比較優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)差異化、特色化、可持續(xù)發(fā)展。《四川省縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展考核辦法》考慮到了區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)之間的矛盾，可從政策層面緩解并促進(jìn)資源有序利用和環(huán)境有效保護(hù)。

資源環(huán)境承載力尚未形成完善的理論[1～4]。本研究認(rèn)為，資源環(huán)境承載力預(yù)警可分為現(xiàn)狀預(yù)警和趨勢(shì)預(yù)警兩種類(lèi)型。資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警是對(duì)當(dāng)前時(shí)期，特定區(qū)域，特定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，生存資源的消耗、生活生產(chǎn)廢物的排放及各級(jí)生態(tài)環(huán)境危害程度與最大允許容量(閾值)的接近度；資源環(huán)境承載力趨勢(shì)預(yù)警則是通過(guò)資源環(huán)境承載力歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)特定區(qū)域，在未來(lái)某一時(shí)間點(diǎn)，生存資源的可能消耗、生活生產(chǎn)廢物的預(yù)計(jì)排放與可能造成的各級(jí)生態(tài)環(huán)境危害的接近度?；诖思僭O(shè)，本文將利用基于線(xiàn)性變換的數(shù)學(xué)方法，針對(duì)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)等四類(lèi)區(qū)域，構(gòu)建資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警模型。

2 預(yù)警體系及方法

綜合考慮多指標(biāo)評(píng)價(jià)和單指標(biāo)評(píng)價(jià)的優(yōu)缺點(diǎn)，本預(yù)警模型將以多指標(biāo)評(píng)價(jià)和單指標(biāo)評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式構(gòu)建預(yù)警模型。以生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多指標(biāo)相結(jié)合，進(jìn)行資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警；對(duì)區(qū)域發(fā)展具有制約的關(guān)鍵要素，可能因“短板效應(yīng)”直接決定了整體承載能力[3]，因此作為限制性指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。最后整合多指標(biāo)綜合預(yù)警結(jié)果和單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，作為資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警最終預(yù)警結(jié)果。

2.1 資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警

2.1.1 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣構(gòu)建

2.1.1.1 指標(biāo)及分級(jí)

從資源、環(huán)境、生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)4個(gè)方面選取21個(gè)指標(biāo)進(jìn)行資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警方法構(gòu)建。其中效益型指標(biāo)16個(gè)，成本型指標(biāo)5個(gè)，見(jiàn)表1。效益型指標(biāo)為指標(biāo)值越大，資源環(huán)境承載力預(yù)警等級(jí)越低(安全)的指標(biāo)；成本型指標(biāo)則是指標(biāo)值越大，資源環(huán)境承載力預(yù)警等級(jí)越高(危險(xiǎn))的指標(biāo)。各指標(biāo)含義及算法主要參照《省級(jí)主體功能區(qū)規(guī)劃技術(shù)規(guī)程》、《四川省縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展考核辦法》、《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(HJ 192-2015)、《市縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展總體規(guī)劃技術(shù)規(guī)范與編制導(dǎo)則(試行)》等技術(shù)文件。

表1 四川省資源環(huán)境承載力預(yù)警指標(biāo)Tab.1 Index of resources environmental bearing capacity of Sichuan province

續(xù)表1

指標(biāo)屬性領(lǐng)域指標(biāo)名稱(chēng)計(jì)算方法指標(biāo)性質(zhì)環(huán)境容量環(huán)境容量等級(jí)-社會(huì)經(jīng)濟(jì)人口密度人口聚集度-經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平指數(shù)+交通便捷度交通網(wǎng)絡(luò)密度+專(zhuān)題性指標(biāo)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生物多樣性保護(hù)功能生物豐度指數(shù)+水源涵養(yǎng)功能水源涵養(yǎng)指數(shù)+生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量植被覆蓋指數(shù)+生態(tài)系統(tǒng)脆弱性生態(tài)系統(tǒng)脆弱性-農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)耕地保護(hù)耕地安全指數(shù)+糧食安全糧食趨勢(shì)產(chǎn)量+重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)區(qū)位優(yōu)勢(shì)交通優(yōu)勢(shì)度+城鎮(zhèn)化水平城鎮(zhèn)化率+經(jīng)濟(jì)密度經(jīng)濟(jì)密度+污染物排放污染物排放強(qiáng)度-扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平農(nóng)村人均純收入+教育水平師生比+交通通達(dá)度交通通達(dá)度+生態(tài)系統(tǒng)脆弱性生態(tài)系統(tǒng)脆弱性-

2.1.1.2 預(yù)警指標(biāo)區(qū)間構(gòu)建

根據(jù)已有研究成果，結(jié)合專(zhuān)家意見(jiàn)，對(duì)各指標(biāo)得分值分為5級(jí)(高、較高、中等、較低、低)。效益型指標(biāo)分別對(duì)應(yīng)5個(gè)預(yù)警級(jí)別(安全、輕度預(yù)警、中度預(yù)警、重度預(yù)警、危險(xiǎn))；成本型指標(biāo)分別對(duì)應(yīng)(危險(xiǎn)、重度預(yù)警、中度預(yù)警、輕度預(yù)警、安全)。以資源環(huán)境承載力預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣的構(gòu)建以單指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。構(gòu)成各級(jí)預(yù)警等級(jí)對(duì)應(yīng)指標(biāo)的值域區(qū)間。臨界預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)Si>Si+1(i=1,2,3,4,5)，見(jiàn)表2。

表2 預(yù)警指標(biāo)區(qū)間構(gòu)建Tab.2 Early warning indicators range

續(xù)表2

ID指標(biāo)預(yù)警級(jí)別安全輕度預(yù)警中度預(yù)警重度預(yù)警危險(xiǎn)13交通網(wǎng)絡(luò)密度(1,2](0.9,1](0.35,0.9](0.1,0.35](0,0.1]14農(nóng)村人均純收入(5000,6000](4000,5000](3000,4000](2000,3000](1000,2000]15師生比[1∶18,1∶16)(1∶19,1:18](1∶21,1∶19](1∶23,1∶21](1∶25,1∶23]16交通通達(dá)度(20,30](10,20](5,10](1,5](0,1]17自然災(zāi)害影響(0,0.1](0.1,0.3](0.3,0.6](0.6,0.8](0.8,1]18環(huán)境容量評(píng)價(jià)等級(jí)[-1,0)[0,1)[1,2)[2,3)[3,4)19人口聚集度[0.1,5)[5,120)[120,200)[200,300)[300,400)20污染物排放強(qiáng)度[2500,3000)[3000,7000)[7000,10000)[10000,15000)[15000,20000)21生態(tài)系統(tǒng)脆弱性(0,1.5](1.5,2.5](2.5,3.5](3.5,4.5](4.5,5]

2.1.1.3 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)預(yù)警矩陣及預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)預(yù)警矩陣由12項(xiàng)指標(biāo)組成，其中基礎(chǔ)性指標(biāo)8項(xiàng)，專(zhuān)題性指標(biāo)4項(xiàng)。重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)以生態(tài)系統(tǒng)脆弱性、生物豐度指數(shù)、水源涵養(yǎng)指數(shù)，以及植被覆蓋指數(shù)等為專(zhuān)項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)設(shè)置目的為突出生態(tài)環(huán)境保護(hù)。設(shè)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)綜合預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βzd，其中βzd(z=1,2,…n；y=1,2,…6)為第z個(gè)預(yù)警指標(biāo)，第d個(gè)預(yù)警臨界閾值的值(包含上下邊界值)，見(jiàn)表3。

表3 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βzdTab.3 Matrix of warning standard (βzd) for key ecological function

2.1.1.4 農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)預(yù)警矩陣及預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣

農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)指標(biāo)10項(xiàng)。其中基礎(chǔ)性指標(biāo)8項(xiàng)，專(zhuān)題性指標(biāo)2項(xiàng)。農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)以耕地保護(hù)、糧食安全等方面設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)設(shè)置突出糧食安全保障能力。

設(shè)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βnc，其中βnc(n=1,2,…n；c=1,2,…6)為第n個(gè)預(yù)警指標(biāo)，第c個(gè)預(yù)警臨界閾值的值(包含上下邊界值)，見(jiàn)表4。

表4 農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βncTab.4 Matrix of warning standard (βnc) for main agricultural production areas

2.1.1.5 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)預(yù)警矩陣及預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣

城市工業(yè)化區(qū)指標(biāo)12項(xiàng)。其中基礎(chǔ)性指標(biāo)8項(xiàng)，專(zhuān)題性指標(biāo)4項(xiàng)。主體功能區(qū)中城市工業(yè)化區(qū)以交通優(yōu)勢(shì)度、城鎮(zhèn)化水平、污染物排放強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)密度等為專(zhuān)項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)設(shè)置目的為突出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?。設(shè)城市工業(yè)化區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βcs，其中βcs(c=1,2,…n；s=1,2,…6)為第c個(gè)預(yù)警指標(biāo)，第s個(gè)預(yù)警臨界閾值的值(包含上下邊界值)，見(jiàn)表5。

表5 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βcsTab.5 Matrix of warning standard (βcs) for key development areas and municipal districts

2.1.1.6 扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)預(yù)警矩陣及預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣

扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)指標(biāo)10項(xiàng)。其中基礎(chǔ)性指標(biāo)6項(xiàng)，專(zhuān)題指標(biāo)4項(xiàng)。扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)以農(nóng)村人均純收入、教育水平、交通通達(dá)度，以及生態(tài)系統(tǒng)脆弱性等為專(zhuān)項(xiàng)指標(biāo)，指標(biāo)設(shè)置目的為突出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及發(fā)展?jié)摿ΑＴO(shè)扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βfp，其中βfp(f=1,2,…n；p=1,2,…6)為第f個(gè)預(yù)警指標(biāo)，第p個(gè)預(yù)警臨界閾值的值(包含上下邊界值)，見(jiàn)表6。

表6 扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βfpTab.6 Matrix of warning standard (βfp) for poverty alleviation and development areas

2.1.2 基于線(xiàn)性變換的綜合預(yù)警過(guò)程

對(duì)于擁有m個(gè)評(píng)價(jià)單元，n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的四川省資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)矩陣αmn，以及與之對(duì)應(yīng)的6個(gè)臨界閾值的資源環(huán)境承載力預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βks，其列空間屬于數(shù)域空間ks的子空間。如u1和v1分別為αmn及βks的一組基，在進(jìn)行歐式距離計(jì)算時(shí)，需要計(jì)算αmn、βks分別在基u1和v1下的坐標(biāo)值，然后通過(guò)一個(gè)線(xiàn)性變換T，實(shí)現(xiàn)待評(píng)價(jià)單元資源環(huán)境承載力各單項(xiàng)指標(biāo)值從u1→v1的變換。之后，在四川省資源環(huán)境承載力各評(píng)價(jià)單元向量與資源環(huán)境承載力預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)矩陣βks的各個(gè)臨界閾值向量之間分別進(jìn)行歐式距離計(jì)算。根據(jù)各評(píng)價(jià)單元與各預(yù)警臨界閾值矢量之間的歐式距離進(jìn)行綜合判斷，初步得出預(yù)警級(jí)別。最后結(jié)合單指標(biāo)評(píng)價(jià)的限制性指標(biāo)值，確定預(yù)警級(jí)別。

另外不同污染因子的量綱不同，為消除量綱不同對(duì)歐式距離計(jì)算的影響，必須預(yù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理。

2.1.2.1 建立歐式空間

根據(jù)四川省資源環(huán)境承載力預(yù)警體系分析：設(shè)四川省資源環(huán)境綜合表征矩陣為α，αij(i=1,2,…m;j=1,2,…n)為第i個(gè)待評(píng)價(jià)單元，第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

設(shè)四川省資源環(huán)境承載力的5級(jí)預(yù)警臨界閾值矩陣為β，其中βks(k=1,2,…n;s=1,2,…6)為第k個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，第s個(gè)預(yù)警閾值。

2.1.2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)綜合預(yù)警矩陣αij和5級(jí)預(yù)警臨界閾值矩陣βks使用標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化后的矩陣為Cij和Dks。經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，即均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1，也是最為常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法，其轉(zhuǎn)化函數(shù)為：

其中μ為所有樣本數(shù)據(jù)的均值，σ為所有樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

2.1.2.3 線(xiàn)性變換及距離計(jì)算

對(duì)Cij進(jìn)行QR型正交分解，矩陣分解成一個(gè)正規(guī)正交矩陣QC與上三角形矩陣RC[5-6]；對(duì)Dks同樣進(jìn)行QR型正交分解，得正規(guī)正交矩陣QB與上三角形矩陣RB。設(shè)V、W為數(shù)域K上的向量空間，V為。x1,x2,xn(即QC);y1,y2,yn(即QB)分別為V、W中的一組基，且：

(y1,y2，…，yn)=(x1,x2，…xn)

(1)

設(shè)x在基x1,x2,…xn與基y1,y2…yn下的坐標(biāo)分別為ξ1,ξ2,…ξn(即RC)與η1,η2,…ηn(即RcT)。則：

(2)

根據(jù)公式(1)、(2)進(jìn)行線(xiàn)性變換，采用2-范數(shù)計(jì)算矩陣RcT中待評(píng)價(jià)單元點(diǎn)與臨界閾值向量RB的相互距離，計(jì)算方法參見(jiàn)楊渺等[6]研究成果。

2.1.2.4 綜合預(yù)警級(jí)別確定

經(jīng)過(guò)線(xiàn)性變換，待評(píng)價(jià)單元與6個(gè)臨界閾值向量形成了QB列空間的m+6個(gè)點(diǎn)。分別比較m個(gè)待評(píng)價(jià)單元點(diǎn)與6個(gè)臨界閾值向量RB(bs)(s=1,2,3,4,5,6)的距離大小，依據(jù)距離和預(yù)警等級(jí)的關(guān)系，判斷并確定待評(píng)價(jià)單元的綜合預(yù)警級(jí)別，見(jiàn)表7。

表7 綜合預(yù)警級(jí)別Tab.7 Comprehensive early warning level

2.2 單指標(biāo)預(yù)警

2.2.1 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)單指標(biāo)預(yù)警

重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)分別對(duì)人均水資源量、林草地覆蓋率、環(huán)境容量等3個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。并采用其中預(yù)警級(jí)別最高的結(jié)果，作為重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，見(jiàn)表8。

表8 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)單指標(biāo)區(qū)間及對(duì)應(yīng)預(yù)警級(jí)別Tab.8 Single index range and corresponding early warning level of key ecological function areas

2.2.2 農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)單指標(biāo)預(yù)警

農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)分別對(duì)人均水資源量、耕地安全指數(shù)、環(huán)境容量等3個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。并采用其中預(yù)警級(jí)別最高的結(jié)果，作為農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，見(jiàn)表9。

表9 農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)單指標(biāo)區(qū)間及對(duì)應(yīng)預(yù)警級(jí)別Tab.9 Single index range and corresponding early warning level of main agricultural production areas

2.2.3 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)單指標(biāo)預(yù)警

城市工業(yè)化區(qū)分別對(duì)人均水資源量、污染物排放強(qiáng)度、環(huán)境容量等3個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。并采用其中預(yù)警級(jí)別最高的結(jié)果，作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，見(jiàn)表10。

表10 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)和市轄區(qū)單指標(biāo)區(qū)間及對(duì)應(yīng)預(yù)警級(jí)別Tab.10 Single index range and corresponding early warning levelof key development areas and municipal districts

2.2.4 扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)單指標(biāo)預(yù)警

扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)分別對(duì)人均水資源量、農(nóng)村人均純收入、環(huán)境容量等3個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。并采用其中預(yù)警級(jí)別最高的結(jié)果，作為扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，見(jiàn)表11。

表11 扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)單指標(biāo)區(qū)間及對(duì)應(yīng)預(yù)警級(jí)別Tab.11 Single index range and corresponding early warning level of poverty alleviation and development area

2.3 資源環(huán)境承載力最終預(yù)警級(jí)別確定

在重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和市轄區(qū)，扶貧開(kāi)發(fā)區(qū)資源環(huán)境承載力最終預(yù)警過(guò)程中，比較資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警結(jié)果，以及相應(yīng)單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果。根據(jù)預(yù)警等級(jí)從嚴(yán)的原則，判斷并確定評(píng)價(jià)單元的最終預(yù)警級(jí)別。

3 結(jié) 語(yǔ)

本研究構(gòu)建了四川省資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)預(yù)警模型。模型以生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)多指標(biāo)相結(jié)合，進(jìn)行資源環(huán)境承載力綜合預(yù)警；以具有強(qiáng)烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的指標(biāo)，作為限制性指標(biāo)，進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)警。最后整合多指標(biāo)綜合預(yù)警結(jié)果和單指標(biāo)預(yù)警結(jié)果，作為資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警最終預(yù)警結(jié)果。

進(jìn)行資源環(huán)境承載力現(xiàn)狀預(yù)警，可通過(guò)對(duì)不同評(píng)價(jià)單元進(jìn)行空間維度上的橫向比較，掌握資源環(huán)境承載力在空間上異質(zhì)性；通過(guò)對(duì)同一研究對(duì)象進(jìn)行時(shí)間維度上的縱向比較，了解其時(shí)間上的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前傾向于對(duì)資源環(huán)境承載力進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，可以對(duì)研究對(duì)象的資源環(huán)境承載力狀況進(jìn)行綜合診斷。與此類(lèi)似，綜合預(yù)警可反映研究對(duì)象資源環(huán)境承載力的總體危險(xiǎn)程度(與閾值接近度)。但是，綜合預(yù)警存在對(duì)具體生態(tài)環(huán)境現(xiàn)象可解釋性不強(qiáng)，出現(xiàn)與人對(duì)環(huán)境狀況的直接感受不一致的情況。為解決這種問(wèn)題，對(duì)特定功能分區(qū)內(nèi)，人們重點(diǎn)關(guān)注且具有強(qiáng)烈資源環(huán)境優(yōu)劣指示性的指標(biāo)，有必要進(jìn)行單指標(biāo)評(píng)價(jià)。這類(lèi)指標(biāo)作為限制性指標(biāo)，對(duì)資源環(huán)境承載力的預(yù)警狀態(tài)具有一票否決權(quán)。

隨著現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的進(jìn)行，基礎(chǔ)資料的不斷積累，今后可進(jìn)一步構(gòu)建并驗(yàn)證資源環(huán)境承載力的趨勢(shì)預(yù)警模型，并進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)警。

[1] 蔣惠園,黃永燊. 交通資源環(huán)境承載力預(yù)警研究[J]. 交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2014，15(2):10-16.

[2] 鄧 偉.山區(qū)資源環(huán)境承載力研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵問(wèn)題[J].地理研究，2010，29(6):959-969.

[3] 樊 杰, 王亞飛,湯 青,等.全國(guó)資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警(2014版)學(xué)術(shù)思路與總體技術(shù)流程[J].地理科學(xué),2015.35(1)：1-10.

[4] 高吉喜.陳圣賓.Optimize the Spacial Structure Based on Ecological Capacity[J]. Environmental Protection,2014,42(24):12-18.

[5] 李慶揚(yáng). 數(shù)值分析(第5版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.

[6] 楊 渺，謝 強(qiáng),王 維,等.基于線(xiàn)性變換的水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2015，24(1):156-161.

Early Warning Model Establishment of Resource Environmental Bearing Capacity of Sichuan Province

YANG Miao1,2, GAN Quan3, YE Hong1, LI Guo-ming3, OUYANG Zhi-yun2, HUANG Qin4

(1.SichuanResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Chengdu610041,China; 2.ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China;3.GeographicConditionMonitoringCenterofSichuanSurveyingGeographicInformationBureau,Chengdu610500,China;4.SichuanUniversity,Chengdu610041,China)

This study argues that early warning model of resource environmental bearing capacity can be divided into two types, status early warning and trend early warning. Based on this assumption, this paper focuses on key development areas, municipal districts, main agricultural production areas, key ecological function areas, poverty alleviation and development areas, constructs the early warning model of present situation of resource environmental bearing capacity in Sichuan province. This model combines with ecological, environmental, and economic indicators to set up integrated early warning of resource environmental bearing capacity of. Early warning of single index is undertaken through indicative indexes which are limit indicators with strong resources and environmental characteristics . Finally, early warning results of multi-index and single index are integrated , as the final early warning result of resource environmental bearing capacity.

Resources and environment carrying capacity;early warning model

2016-10-14

四川省地理國(guó)情與資源環(huán)境承載力監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心資助項(xiàng)目(GC201502)。

楊 渺(1976-)，男，山東菏澤人，2007年畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)森林培育專(zhuān)業(yè)，博士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)功能評(píng)估、區(qū)域規(guī)劃與地理信息系統(tǒng)等。

歐陽(yáng)志云,zyouyang@rcees.ac.cn。

F062.1;F062.2

A

1001-3644(2017)01-0144-08